浙江2020高考物理尖子生核心素养提升专题01共点力的动态平衡(原卷版)

1、浙江2020高考物理尖子生核心素养提升之共点力的动态平衡共点力的动态平衡问题是高考的重点，这类问题常和生活中的实际情景相结合，选题不 避常规模型，没有偏难怪题出现。选择题中物理情景较简单，难度在中等偏易到中等难度之 间：计算题物理情景较新颖，抽象出物理模型的难度较大。命题点一分析动态平衡问题的三种方法（一）解析法对研究对象进行受力分析，先画出受力示意图，再根据物体的平衡条件列式求解，得到因变 量与自变量的函数表达式（通常为三角函数关系），最后根据自变量的变化确定因变量的变化。 例1如图所示，与水平方向成6角的推力尸作用在物块上，随着8逐渐减小到零的过程中，物块始终沿水平面做匀速直线运动。关于物

2、块受到的外力，卜列判断正确的是（）A.推力尸先增大后减小B.推力F一直减小C.物块受到的摩擦力先减小后增大D.物块受到的摩擦力一直不变（二）图解法此法常用于求解三力平衡问题中，已知一个力是恒力、另一个力方向不变的情况。一般按照 以卜流程解题。化“动”为:静族画不同状态卜静”中求:动确定力|卜的平衡图H |下的平衡图|的变化|例2 （2019吉林模拟）如图所示，半圆形框架竖直放置在粗糙的水平地面上，光滑的小球在水平外力F的作用卜处于静止状态，小球P与圆心。的连线与水平面的夹角为仇现将 力尸在竖直面内沿顺时针方向缓慢地转过90。，框架与始终保持静止状态，重力加速度为 g。在此过程中，下列说法正确的

3、是（）A.框架对p的支持力先减小后增大B.力F的最小值为igcos 0C.地面对框架的摩擦力先减小后增大D.框架对地面的压力先增大后减小（三）相似三角形法在三力平衡问题中，如果有一个力是恒力，另外两个力方向都变化，且题目给出了空间几何 关系，多数情况卜.力的矢量三角形与空间几何三角形相似，可利用相似三角形对应边成比例 求解（构建三角形时可能需要画辅助线）。例3（多选X2019开封模拟）如图所示，质量均为小的小球A、8用劲度系数为A的轻弹 簧相连，8球用长为L的细绳悬挂于。点，A球固定在。点正卜方，当小球B平衡时，细 绳所受的拉力为八，弹簧的弹力为用;现把A、B间的弹簧换成原长相同但劲度系数为奴

4、自外 的另一轻弹簧，在其他条件不变的情况卜仍使系统平衡，此时细绳所受的拉力为八，弹簧 的弹力为A。则下列关于八与八、吊与F?大小的比较，正确的是（）A. TiTzC.8. Ti = T?D.集训冲关1 .（2019新乡模拟）如图所示为建筑工地一个小型起重机起吊重物的示意图。一根轻绳跨过光滑的动滑轮，轻绳的一端系在位置4处，动滑轮的卜端挂上重物，轻绳的另一端挂在起重 机的吊钩C处，起吊重物前，重物处于静止状态。起吊重物过程是这样的：先让吊钩从位 置C竖直向上缓慢地移动到位置&然后再让吊钩从位置8水平向右缓慢地移动到。，最后把重物卸在某一个位置。则关于轻绳上的拉力大小变化情况，卜列说法正确的是（）

5、A.吊钩从C向8移动过程中，轻绳上的拉力不变B.吊钩从C向8移动过程中，轻绳上的拉力变大C.吊钩从8向。移动过程中，轻绳上的拉力不变D.吊钩从8向。移动过程中，轻绳上的拉力变小2. （2019遵义模拟）如图所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体 A, X的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙之间放一光滑圆球B,整个装置处于静止状态。若把A 向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则（）A. B时墙的压力增大B.4与8之间的作用力增大C.地面对A的摩擦力减小D. A对地面的压力减小3. （2019商丘模拟）如图所示，固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔， 质量为？的小球套在圆

6、环上。一根细线的卜.端系着小球，上端穿过小孔用手拉住。现拉动 细线，使小球沿圆环缓慢上移，在移动过程中，细线中的拉力尸和圆环对小球的弹力心的 大小变化情况是（）A. F不变，入增大C. F减小，心不变B.尸不变，尸n减小D.尸增大，&减小命题点二动态平衡中的临界极值问题临界问题极值问平衡状态发生变化的转折点叫做临界点，此 类问题的关键词有“刚好”“恰好皿至少”“最 多”等在动态平衡中常常涉及求力或其他量的最 （极）大值、最（极）小值问题,而最（极）值往往 出现在临界点方法1图解法根据平衡条件作出力的矢量图，若只受三个力，则这三个力能构成封闭矢量三角形，然后根 据矢最图进行动态分析，确定最大值和

7、最小值。例1 （2019汕头模拟）如图所示，重力都为G的两个小球A和B用三段轻绳连接后悬挂 在。点上，0、8间的绳子长度是2/, A、8间的绳子长度是/。将一个拉力/作用到小球8 上，使三段轻绳都伸直，同时。、A间和A、B间的两段轻绳分别处于竖直和水平方向上, 则拉力尸的最小值为（）方法2假设推理法先假设某种临界情况成立，然后根据平衡条件及有关知识进行论证、求解。例2如图所示，物体A、8置于水平地面上，与地面间的动摩擦因数均为，物体A、B 用一根跨过动滑轮的细绳相连。现用逐渐增大的力向上提升滑轮，某时刻拉物体4的细绳 与水平面夹角为53。，拉物体8的细绳与水平面夹角为37。，此时A、8两物体刚

8、好处于平衡状态，则物体A、8的质量之比宁为（最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sm370=0.6, cos 37。 根据物体的平衡条件列方程，在解方程时利用数学知识求极值。通常用到的数学知识有二次 函数求极值、讨论公式求极值、三角函数求极值以及几何法求极值等。4+3 入3+4r433/z-4方法3数学方法例3如图所示，质量为M的木楔倾角为仇在水平面上保持静止，当将一质量为?的木 块放在木楔斜面上时，它正好匀速卜.滑。如果用与木梗斜面成a角的力尸拉着木块，木块 能匀速上升，已知木楔在整个过程中始终静止。(1)当。为多大时，F有最小值，求此时a的大小及尸的最小值：(2)当4=6时，木楔府水平面的摩擦力是

9、多大？规律方法1 .解决临界问题的基本思路(1)认真审题，详细分析问题中变化的过程(包括分析整体过程中有几个阶段)。(2)寻找过程中变化的物理量(自变量与因变量)。(3)探索因变量随自变量变化时的变化规律，要特别注意相关物理量的变化情况。(4)确定临界状态，分析临界条件，找出临界关系。2 .用矢最三角形分析力的最小值问题(1)若已知产)的方向、大小及一个分力吊的方向，则另一分力R取最小值的条件为尸i_LA。(2)若已知尸令的方向及一个分力B的大小、方向，则另一分力B取最小值的条件为B_LF合。集训冲关1.如图所示，三根长度均为L的轻绳分别连接于。、。两点，A、8两端被悬挂在水平天花 板上，相距

10、2L。现在C点上悬挂一个旗量为，的重物，为使CD绳保持水平，在。点上可 施加力的最小值为()2.细线04、08的。端与质量为小的小球拴接在一起，A、8两端固定于竖直墙面上，其中 细线。4与竖直方向成45。角，细线08与竖直方向成60。角，如图所示。现在对小球施加一 个与水平方向成45。角的拉力尸，小球保持静止，细线。4、。8均处于伸直状态。已知重力 加速度为g，小球可视为质点，卜列说法错误的是()A.在保证细纹。4、。8都伸直的情况卜，若F增大，则细线。4中拉力变小，细线。8中 拉力变大B.当/=坐，即时，细线08中拉力为零C.为保证两根细线均伸直，拉力手不能超过3、；时叫D.为保证两根细纹均

11、伸直，拉力F不能超过半吆3. (2019宝鸡联考)如图所示，质量为，的物体放在一固定斜面上，当斜面倾角为30。时物 体恰能沿斜面匀速卜滑，对物体施加一水平向右的恒力F，物体可沿斜面匀速向上滑行。设 最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当斜面倾角增大并超过某一临界角时，不论水平恒力尸 多大，都不能使物体沿斜面向上滑行，求：(1)物体与斜面间的动摩擦因数;(2)临界角仇的大小。课时跟踪检测1 .如图所示，斜面体4放在水平地面上，用平行于斜面的轻弹簧将物块B拴在挡板上，在物 块8上施加平行于斜面向上的推力F,整个系统始终处于静止状态，则下列说法正确的是A.物块8与斜面之间一定存在摩擦力B.弹簧的弹力一定沿斜

12、面向下C.地面对斜面体4的摩擦力一定水平向左D.若增大推力E则弹簧弹力一定减小2 .（2019德州模拟）如图所示，轻杆A端用皎链固定，滑轮在A点正上方。点（滑轮大小及摩 擦均不计），轻杆8端吊一.重物，现将轻绳的一端拴在杆的B端，用拉力尸将8端缓慢上拉 （均未断），在轻杆达到竖直前，以下分析正确的是（）A.轻绳的拉力越来越大B.轻绳的拉力越来越小C.轻杆的弹力越来越大D.轻杆的弹力越来越小3 . （2019安徽重点中学模拟）现有一四轮旅行箱的总质量为15 kg, 一旅客用斜向上的拉力拉 着旅行箱在水平地面上做匀速运动，若拉力的最小值为90 N,此时拉力与水平方向间的夹 角为仇 重力加速度大小为

13、g=10m/s- sm37=0.6,旅行箱受到地面的阻力与其受到地面 的支持力成正比，比值为，则（）A. 4=0.5， 6=37。B. =0.5, 8=53。C. 4=0.75, 6=53。D. =0.75, 8=37。4.有一个直角支架AO8, AO水平放置，表面粗糙，03竖直向卜;表面光滑。AO上面套有 小环P, OB上面套有小环Q,两环质量均为/，两环间由一根质量可忽略、不可伸长的细 绳相连，井在某一位置平衡（如图所示）。现将P环向左移动一小段距离，两环再次达到平衡， 那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P环的支持力心和细绳上的拉 力Ft的变化情况是（）A. &不变，后变

14、大B.仆不变，后变小C. Fn变大，Ft变大D. Fn变大，后变小5 .如图所示，质量为次的小球用细线拴住放在光滑斜面上，斜面足够长，倾角为a的斜面体 置于光滑水平面上。用水平力F推斜面体使斜面体缓慢地向左移动，小球沿斜面缓慢升高（细 线尚未到达平行于斜面的位置），在此过程中（）A.细线对小球的拉力减小B.斜面体对小球的支持力减小C.水平力尸减小D.地面对斜面体的支持力不变6 . （2019宁波模拟）固定在水平面上的光滑半球半径为R,球心。的正上方。处固定一个光 滑定滑轮（大小可忽略），细线一端拴一小球（可视为质点）置于半球面上A点，另一端绕过定 滑轮，如图所示。现将小球缓慢地从A点拉向半球顶

15、点B,则此过程中，小球对半球的压力 大小6、细线的拉力大小Ft的变化情况是（）A. 4不变，Ft不变B.&不变，Ft变大C. Fn不变，Ft变小D.&变大，号变小7.（多选）（2019桂林模拟）如图所示，一根绳子一端固定于竖直墙上的A点，另一端绕过动 滑轮尸悬挂一重物B,其中绳子的心段处于水平状态，另一根绳子一端与动滑轮P的轴相 连，绕过定滑轮Q后在其端点O施加一水平向左的外力F,使整个系统处于平衡状态，滑 轮均光滑、轻质，且均可视为质点。现拉动绳子的端点。使其向左缓慢移动一小段距离后 达到新的平衡状态，则该平衡状态与原平衡状态相比较（）A.拉力F增大B.拉力F减小C.角8不变D.角8减小8.

16、（多选）（2019葫芦岛模拟）如图所示，一光滑小球放置在斜面与挡板之间处于静止状态， 不考虑一切摩擦，设斜面对小球的弹力为小，挡板对小球的弹力为0?。如果把挡板由图 示位置缓慢绕O点转至竖直位置，则此过程中（）A. Fni始终减小B. Fni先减小后增大C. Fnz先减小后增大D. Fn2始终减小9 .（多选）如图所示，带有光滑竖直杆的三角形斜劈固定在水平地面上，放置于斜劈上的光滑 小球与套在竖直杆上的小滑块用轻绳连接，开始时轻绳与斜面平行。现给小滑块施加一竖直 向上的拉力F,使小滑块沿杆缓慢上升，整个过程中小球始终未脱离斜面，则右（）A.轻绳对小球的拉力逐渐增大B.小球对斜面的压力先减小后增大C,杆对小滑块的弹力